JPH06139834A - 光ファイバ複合電力ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分布型光ファイバの温度センサの温度検知部
である光ファイバを電力ケーブルに複合一体化させた複
合電力ケーブルにおいて、地絡事故による瞬間的な温度
上昇を確実に検出できるようにする。 【構成】 光ファイバの近傍に、地絡時の熱により溶融
もしくは分解する材料からなる密閉部材によって密閉さ
れた状態で鉄粉等の酸化発熱体が配置されており、地絡
時に密閉部材が溶融もしくは分解して酸素を含む空気が
密閉部材内に侵入し、酸化発熱体の発熱によって高温状
態が持続されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電力ケーブル線路に
おける地絡事故の発生地点を検出するため、分布型光フ
ァイバ温度センサの温度検知部である光ファイバを電力
ケーブル内に内蔵させた光ファイバ複合電力ケーブルに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近に至り、電力ケーブル線路における
地絡事故等の事故の発生地点を検出するシステムとし
て、例えば特開平１−２６７４２８号公報に記載されて
いるように、ラマン散乱光を利用した分布型光ファイバ
温度センサを用いたシステムが開発されている。すなわ
ち、分布型光ファイバ温度センサは、その温度検知部で
ある光ファイバの長さ方向における温度分布を計測する
ことができ、したがってその光ファイバを電力ケーブル
線路に沿わせておけば、電力ケーブル線路における地絡
事故等の事故により温度上昇した位置（温度上昇ピーク
位置）を検出して、事故発生地点を知得することができ
るのである。

【０００３】前述のような分布型光ファイバ温度センサ
による温度分布計測原理は次の通りである。すなわち、
光フィバに光を入射すれば、光ファイバ内のわずかな屈
折率のゆらぎや光ファイバを構成する分子、原子による
吸収、再発光などによる光の散乱が生じる。この散乱光
には、入射光と同じ波長の光であるレーレ散乱光と、入
射光とは異なる波長の光であるラマン散乱光とがある。
後者のラマン散乱光は、光ファイバを構成する分子、原
子の熱振動により発生する散乱光で、その強さは温度に
大きく依存する。そこで入射光として特定波長のパルス
光（通常はレーザパルス）を使用し、散乱光により光が
戻ってくるまでの時間の遅れとラマン後方散乱光の強さ
を検出することで、光ファイバの長さ方向各位置の温度
を計測することができるのである。

【０００４】一方最近では電力ケーブルに光ファイバを
複合一体化させた光ファイバ複合電力ケーブルが種々開
発されており、前述のような分布型光ファイバ温度セン
サの温度検知部である光ファイバを電力ケーブル内部に
内蔵させることも考えられている。このように分布型光
ファイバ温度センサの温度検知部の光ファイバを内蔵さ
せた複合電力ケーブルでは、別にケーブル外面に光ファ
イバを沿わせる必要がないため、布設工事も容易となる
利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで地絡事故によ
る電力ケーブル発熱時の温度上昇は一般に極めて瞬間的
であり、また発熱部位は局部的であるため、温度上昇後
の放熱速度も速い。そのため地絡事故発生部位が高温と
なっている時間は極めて短いのが通常である。ところが
分布型光ファイバ温度センサは、検出精度を高めるため
には平均化処理時間を長くする必要があり、瞬間的な短
時間の温度上昇の検出精度は低くならざるを得ず、その
ため前述のような電力ケーブルの地絡事故検出について
も検出精度が低くならざるを得ないのが実情であった。

【０００６】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、分布型光ファイバ温度センサの光ファイバを
複合一体化してなる電力ケーブルにおいて、地絡事故の
如く瞬間的な発熱を高い検出精度で有効に検出できるよ
うにした光ファイバ複合電力ケーブルを提供することを
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、この発明では、使い捨て懐炉に使用されてい
る鉄粉などの如く、空気（酸素）に触れた時に酸化して
発熱する酸化発熱体を利用し、地絡事故発生時にその酸
化発熱体をも発熱させるように構成することによって、
アーク熱による瞬間的な温度上昇を比較的長時間持続さ
せ、分布型光ファイバ温度センサによる検出精度を高め
ている。

【０００８】具体的には、請求項１の発明は、分布型光
ファイバ温度センサの温度検知部である光ファイバが、
ケーブル内部にその長さ方向に沿って配設されている光
ファイバ複合電力ケーブルにおいて、前記光ファイバの
近傍に、地絡時の熱により溶融もしくは分解する材料か
らなる密閉部材によって密閉された状態で酸化発熱体が
配置された構成としている。

【０００９】また請求項２の発明の光ファイバ複合電力
ケーブルは、前記密閉部材が光ファイバの保護管を兼ね
た構成とし、その保護管内に光ファイバを収納するとと
もに、保護管内面と光ファイバとの間の空隙に酸化発熱
体を充填した構成としている。

【００１０】さらに請求項３の発明の光ファイバ複合電
力ケーブルでは、前記密閉部材として中空管を用い、そ
の中空管内に酸化発熱体を充填して、その中空管を光フ
ァイバと並列状に配置した構成としている。

【００１１】さらに請求項４の発明の光ファイバ複合電
力ケーブルでは、ケーブル内における光ファイバの位置
する部分の外周側もしくは内周側に、酸化発熱体を層状
に設け、その酸化発熱体層の内外両面に膜状の密閉部材
を設けた構成としている。

【００１２】

【作用】この発明の光ファイバ複合電力ケーブルのある
部分に地絡事故が生じれば、アーク熱によって密閉部材
の一部が溶融してその部分の気密性が破れ、密閉部材の
内側の酸化発熱体中に酸素を含む空気が侵入し、これに
よって酸化発熱体が酸化発熱する。したがって地絡発生
部分の温度は、最初にアークの直接的な熱によって急上
昇し、引続き酸化発熱体の発熱によって高温状態が持続
することになり、結果的に高温状態を保つ時間が延長さ
れたことになる。そのため分布型光ファイバ温度センサ
の温度検知部である光ファイバにも、その地絡発生部分
で長時間高温が加わることになるから、確実にその高温
を検出することができる。換言すれば、地絡発生部分の
位置を確実に検出することができる。

【００１３】

【実施例】図１、図２にこの発明を単心ゴム、プラスチ
ック絶縁電力ケーブルに適用した第１の実施例による光
ファイバ複合電力ケーブルを示す。図１において、導体
１の外周上には、通常のゴム、プラスチック絶縁電力ケ
ーブルと同様に、半導電性テープおよび／または半導電
性混和物からなる内部半導電層２が形成されており、さ
らにその内部半導電層２の外周上には、架橋ポリエチレ
ン、ブチルゴム、あるいはＥＰゴムなどからなる絶縁体
層３が形成されており、さらにその絶縁体層３の外周上
には半導電性テープ等からなる外部半導電層４が形成さ
れ、その外部半導電層４の外周上には銅テープもしくは
銅線などからなる遮蔽層５が形成されている。

【００１４】遮蔽層５の外周上には、ケーブルの長さ方
向に沿う複数本の光ファイバ保護管兼密閉部材６と、同
じくケーブルの長さ方向に沿いかつその光ファイバ保護
管兼密閉部材６とほぼ等しい外径を有する複数本の介在
物線条体７とが混在する複合層８が設けられている。な
おこの複合層８は、光ファイバ保護管兼密閉部材６と介
在物線条体７とを撚合せた層であっても良い。前記光フ
ァイバ保護管兼密閉部材６は、図２に詳細に示すよう
に、光ファイバ９を収納するとともに、その内周面と光
ファイバ９との間の空隙に酸化発熱体１０を充填したも
のであり、光ファイバ９に対する機械的保護の役割を果
たすとともに、酸化発熱体１０を気密に密閉しておく役
割を果たす。ここで、光ファイバ保護管兼密閉部材６
は、通常はその内部の気密性を保つが、地絡事故による
アーク熱によって溶融もしくは分解してその気密性が破
られるような材質で作られていれば良い。具体的にはそ
の材質としては、ＰＥやＰＰ等の樹脂、あるいは銅、ア
ルミニウム、ＳＵＳ等の金属を適用できる。また酸化発
熱体１０としては、要は酸素に触れた時に比較的緩やか
に酸化して発熱を生じる物質を用いれば良く、代表的に
は使い捨て懐炉に使用されているような還元鉄粉等の酸
化されていない鉄粉を用いれば良い。なお通常の使い捨
て懐炉においては、酸化反応の促進や発熱持続等のため
に鉄粉のほかに水分や食塩、活性炭等を配合することが
多いが、この発明の酸化発熱体１０としても同様な物質
を添加しても良いことは勿論である。

【００１５】さらに前記複合層８の外周側には、塩化ビ
ニルやポリエチレンなどからなる防食層１１が設けられ
ている。

【００１６】以上の第１の実施例において、平常時は光
ファイバ保護管兼密閉部材７の内側は、不活性ガスや水
素ガス等により非酸化性雰囲気に保持されていて、酸化
発熱体１０は非酸化状態を維持している。そしてケーブ
ルのある部位に地絡事故が発生した場合には、その部位
でアーク熱によって光ファイバ保護管兼密閉部材６の一
部が溶融もしくは分解して気密性が破れ、酸素を含む空
気が光ファイバ保護管兼密閉部材６の内部に侵入し、酸
化発熱体１０に酸化反応が生じて発熱する。したがって
地絡事故発生部位では、アーク熱による直接的な温度上
昇に対して酸化発熱体１０の発熱による温度上昇が付加
されて、アーク熱のみによる場合よりも長時間高温状態
が持続され、その高温状態が光ファイバ９を介して分布
型光ファイバ温度センサによって確実に検出される。そ
の結果、地絡事故発生部分の位置を確実に高精度で検出
することができる。

【００１７】なお図１の例では、遮蔽層５の外周上に光
ファイバ保護管兼密閉部材６と介在物線条体７とからな
る複合層８を設けているが、場合によっては遮蔽層５を
省き、複合層８中の介在物線条体７の代りにシールドワ
イヤを用いて、複合層８自体が遮蔽層を兼ねるようにし
ても良い。

【００１８】図３、図４にはこの発明の第２の実施例の
光ファイバ複合電力ケーブルを示す。なお図３におい
て、内側から導体１、内部半導電層２、絶縁体層３、外
部半導電層４、遮蔽層５までの構成は図１に示されてい
る第１の実施例と同様である。

【００１９】図３の実施例において、遮蔽層５の外周上
には、それぞれ光ファイバを収納した複数本の光ファイ
バ保護管１２と図４に示す如く酸化発熱体１０を充填し
た密閉部材としての複数本の中空管１３とが混在した状
態でケーブルの長さ方向に沿わされて、複合層１４が形
成されている。さらにその複合層１４の外周上には、図
１の実施例と同様な防食層１１が形成されている。

【００２０】図３、図４の第２の実施例における密閉部
材としての中空管１３は、第１の実施例における保護管
兼密閉部材６と同様な材料によって作られており、また
その内部は非酸化性雰囲気とされて酸化発熱体１０が充
填されている。一方光ファイバ保護管１２は単に光ファ
イバを機械的に保護するためだけのものであり、従来の
一般的な光ファイバ保護管と同様な材料で構成すれば良
い。

【００２１】以上のような第２の実施例の光ファイバ複
合電力ケーブルにおいて、地絡事故が発生すれば、第１
の実施例と同様に密閉部材としての中空管１３が溶融も
しくは分解してその気密性が破れ、酸素を含む外気が中
空管１３内に侵入し、酸化発熱体１０が酸化発熱し、既
に述べたと同様にして高温状態が維持されて分布型光フ
ァイバ温度センサによる温度検出が確実に行なわれる。

【００２２】図５にはこの発明の第３の実施例の光ファ
イバ複合ケーブルを示す。

【００２３】図５の実施例においては、遮蔽層５の外周
上に、光ファイバを収納した複数本の光ファイバ保護管
１２と複数本の介在物線条体７とが混在した状態でケー
ブルの長さ方向に沿わされて複合層１５が形成されてお
り、その複合層１５の外周側には、酸化発熱体１０が周
方向に連続するように層状に設けられている。そしてそ
の酸化発熱体１０の層の内周面、外周面には、密閉部材
としての隔膜層１６，１７が設けられており、その隔膜
層１６，１７の間の部分、すなわち酸化発熱体１０が存
在する部分は前記同様に非酸化性雰囲気とされている。
さらにその外側には、前記同様な防食層１１が設けられ
ている。なお密閉部材としての隔膜層１６，１７の材質
としては、前述の光ファイバ保護管兼密閉部材７や中空
管１３と同様なものを用いることができる。

【００２４】以上のような第３の実施例においても、地
絡事故発生時にはアーク熱によって密閉部材としての隔
膜層１６，１７の気密性が破れ、その少なくとも一方が
溶融もしくは分解してその隔膜層１６，１７の間に酸素
を含んだ外気が侵入し、これにより酸化発熱体１０が発
熱し、高温状態が持続されて、分布型光ファイバ温度セ
ンサにより確実に検出されることになる。

【００２５】なお図５においては層状の酸化発熱体１０
を光ファイバを含む複合層１５の外周側に設けている
が、場合によっては層状の酸化発熱体１０を複合層１５
の内周側に設けても良い。この場合にも層状の酸化発熱
体１０の内周面、外周面に前記同様な密閉部材としての
隔膜層を形成しておくことは勿論である。

【００２６】また、図５における遮蔽層５を省き、複合
層１５中の介在物線条体７の代りにシールドワイヤを用
い、複合層１５が遮蔽層を兼ねるように構成しても良
い。

【００２７】なお以上の各実施例では、いずれも光ファ
イバを複数本配設しているが、場合によっては１本だけ
でも良い。さらに、前記各実施例では、いずれも単心の
ケーブルに適用した実施例を示しているが、三心のケー
ブルやトリプレックス形ケーブルにも適用できることは
勿論である。またこの発明においては、要はケーブル内
部の光ファイバの近傍に、酸化発熱体が密閉部材によっ
て密閉された状態で配置されていれば良く、その他の部
分の構成、すなわち通常の電力ケーブルを構成する部分
は、任意に構成することができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明の光ファイバ複合電力ケーブル
によれば、地絡事故発生時には、アーク熱により密閉部
材が溶融もしくは分解して外部の空気が密閉部材内部に
侵入し、その酸化発熱体に酸化反応が生じて発熱するか
ら、アーク熱のみによる場合と比較して格段に長時間高
温状態が持続され、そのためその高温状態を分布型光フ
ァイバ温度センサによって確実に検出して、地絡事故発
生位置を確実に検出することができる。したがってこの
発明の光ファイバ複合電力ケーブルは、その地絡発生位
置の検出を従来よりも高精度で確実に行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の光ファイバ複合電力
ケーブルの断面図である。

【図２】図１に示される光ファイバ複合電力ケーブルに
用いられる保護管兼密閉部材を拡大して示す断面図であ
る。

【図３】この発明の第２の実施例の光ファイバ複合電力
ケーブルの断面図である。

【図４】図３に示される光ファイバ複合電力ケーブルに
用いられる密閉部材としての中空管の拡大断面図であ
る。

【図５】この発明の第３の実施例の光ファイバ複合電力
ケーブルの断面図である。

【符号の説明】

６ 光ファイバ保護管兼密閉部材 ９ 光ファイバ １０ 酸化発熱体 １２ 光ファイバ保護管 １３ 密閉部材としての中空管 １６ 密閉部材としての隔膜層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分布型光ファイバ温度センサの温度検知
   部である光ファイバが、ケーブル内部にその長さ方向に
   沿って配設されている光ファイバ複合電力ケーブルにお
   いて、 前記光ファイバの近傍に、地絡時の熱により溶融もしく
   は分解する材料からなる密閉部材によって密閉された状
   態で酸化発熱体が配置されていることを特徴とする光フ
   ァイバ複合電力ケーブル。
2. 【請求項２】 前記密閉部材が、光ファイバを収容する
   保護管を兼ねており、その保護管内面と光ファイバとの
   間の空隙に前記酸化発熱体が充填されている請求項１に
   記載の光ファイバ複合電力ケーブル。
3. 【請求項３】 前記密閉部材が中空管からなり、その中
   空管内に前記酸化発熱体が充填されており、かつその中
   空管が光ファイバと並列状に配設されている請求項１に
   記載の光ファイバ複合電力ケーブル。
4. 【請求項４】 ケーブル内における光ファイバの位置す
   る部分の外周側もしくは内周側に、前記酸化発熱体が層
   状に設けられており、この酸化発熱体層の内外両面に膜
   状の密閉部材が設けられている請求項１に記載の光ファ
   イバ電力ケーブル。